Nauka zrobiła kolejny krok. Rozszyfrowano formę nowego lodu

19 Luty 2021 | Jakub Barabasz | Nauka
nauka
Źródło: newatlas.com

Lód jest bardzo wszechstronnym materiałem. W płatkach śniegu lub kostkach lodu atomy tlenu są ułożone heksagonalnie. Ta forma lodu nazywana jest lodem pierwszym. Ściśle rzecz biorąc, nie są to jednak doskonałe kryształy, lecz układy nieuporządkowane, w których cząsteczki wody są losowo zorientowane w różnych kierunkach przestrzennych. Nauka po raz kolejny zrobiła krok naprzód i rozszyfrowała formę nowego lodu.

Obecnie poznano 18 krystalicznych form lodu, które różnią się między sobą ułożeniem atomów. Różne rodzaje lodu, znane jako polimorfy, tworzą się w zależności od ciśnienia i temperatury. Mają też zróżnicowane właściwości. Dla przykładu ich temperatury topnienia potrafią różnić się od siebie nawet o kilkaset stopni Celsjusza.

Odmiana lodu

Kiedy lód pierwszy jest silnie schładzany, atomy wodoru mogą układać się cyklicznie obok atomów tlenu. Poniżej -200 stopni Celsjusza może to prowadzić do powstania lodu, w którym wszystkie cząsteczki wody są uporządkowane według określonego wzoru. Takie uporządkowane formy lodu różnią się od nieuporządkowanych form macierzystych przede wszystkim właściwościami elektrycznymi.

lód

Obecnie naukowcy zajmują się macierzystą formą odmiany lodu o nazwie lód VI. Odmiana ta powstaje pod wysokim ciśnieniem. Podobnie jak lód heksagonalny, ta wysokociśnieniowa forma lodu nie jest całkowicie uporządkowanym kryształem. Dzięki zmianie procesu produkcji trzy lata temu zespołowi Thomasa Loertinga udało się po raz pierwszy stworzyć drugą uporządkowaną formę lodu VI. Aby tego dokonać, naukowcy znacznie spowolnili proces chłodzenia i zwiększyli ciśnienie do około 20 kbar.

Rozwiązano problem struktury kryształu

Aby wyjaśnić strukturę krystaliczną tej odmiany lodu, naukowcy musieli pokonać istotną przeszkodę techniczną. W badaniach wykorzystujących dyfrakcję neutronów konieczne jest zastąpienie lekkiego wodoru w wodzie ciężkim wodorem - deuterem. Mając tak uzyskany lód, naukowcy mogli wreszcie zmierzyć dane neutronowe na wysokorozdzielczym instrumencie HRPD i mozolnie rozwiązać strukturę krystaliczną lodu. Wymagało to znalezienia najlepszej struktury krystalicznej spośród kilku tysięcy kandydatów na podstawie zmierzonych danych - co przypomina szukanie igły w stogu siana. Wyniki badania potwierdziła też japońska grupa naukowców.

lód

W Innsbrucku odkryto już 6 form lodowych

Podczas gdy zwykły lód i śnieg występują na Ziemi w dużych ilościach, inne formy nie są spotykane na powierzchni naszej planety. Wyjątkiem są właśnie laboratoria badawcze. Od lat 80. naukowcy z Uniwersytetu w Innsbrucku w Austrii są odpowiedzialni za odkrycie czterech krystalicznych i dwóch amorficznych form lodu. Wiele odmian lodu wodnego tworzy się również w bezmiarze przestrzeni kosmicznej w specjalnych warunkach ciśnienia i temperatury. Znajdują się one na przykład na ciałach niebieskich, takich jak księżyc Jowisza - Ganymede.

Artykuły, które mogą Cię zainteresować:

Psy pomagają nauczyć maszyny w jaki sposób wykrywać nowotwory
Archeolodzy odkryli starożytną fabrykę piwa w Egipcie
Śpisz nieregularnie? Grozi Ci depresja

Następny artykuł